Las boyas meteorológicas son instrumentos que recogen datos meteorológicos y oceánicos en los océanos del mundo, así como ayuda durante la respuesta de emergencia a derrames de productos químicos , procedimientos legales y diseño de ingeniería . Las boyas amarradas se han utilizado desde 1951, mientras que las boyas a la deriva se han utilizado desde 1979. Las boyas amarradas están conectadas con el fondo del océano mediante cadenas , nailon o polipropileno flotante . Con el declive del barco meteorológico , han asumido un papel más importante en la medición de las condiciones en mar abierto desde la década de 1970. Durante las décadas de 1980 y 1990, una red de boyas en el océano Pacífico tropical central y oriental ayudó a estudiar El Niño-Oscilación del Sur . Las boyas meteorológicas amarradas varían de 1,5 a 12 metros (5 a 40 pies) de diámetro, mientras que las boyas a la deriva son más pequeñas, con diámetros de 30 a 40 centímetros (12 a 16 pulgadas). Las boyas a la deriva son la forma predominante de boya meteorológica en cuanto a número, con 1250 ubicadas en todo el mundo. Los datos de viento de las boyas tienen un error menor que los de los barcos. También existen diferencias en los valores de las mediciones de temperatura de la superficie del mar entre las dos plataformas, relacionadas con la profundidad de la medición y si el agua es calentada o no por el barco que mide la cantidad.
La primera propuesta conocida para realizar observaciones meteorológicas de superficie en el mar se produjo en relación con la aviación en agosto de 1927, cuando Grover Loening afirmó que "las estaciones meteorológicas a lo largo del océano, junto con el desarrollo del hidroavión para tener un alcance igualmente largo, darían como resultado vuelos oceánicos regulares dentro de diez años". [1] A partir de 1939, los buques de la Guardia Costera de los Estados Unidos se utilizaron como buques meteorológicos para proteger el comercio aéreo transatlántico. [2]
Durante la Segunda Guerra Mundial, la Armada alemana desplegó boyas meteorológicas ( Wetterfunkgerät See — WFS) en quince posiciones fijas en el Atlántico Norte y el mar de Barents . Se lanzaban desde submarinos a una profundidad máxima de 1000 brazas (1800 metros), limitada por la longitud del cable del ancla. La altura total del cuerpo era de 10,5 metros (de los cuales la mayor parte estaba sumergida), coronada por un mástil y una antena extensible de 9 metros. Los datos (temperatura del aire y del agua, presión atmosférica y humedad relativa) se codificaban y transmitían cuatro veces al día. Cuando las baterías ( pilas secas de alto voltaje para las válvulas y níquel-hierro para el resto de la energía y para subir y bajar el mástil de la antena) se agotaron, después de aproximadamente ocho a diez semanas, la unidad se autodestruyó. [3] [4]
El casco de 6 metros (20 pies) de la boya NOMAD ( Dispositivo Meteorológico Automático Oceanográfico) de la Armada fue diseñado originalmente en la década de 1940 para el programa de recopilación de datos en alta mar de la Armada de los Estados Unidos . La Armada de los Estados Unidos probó estaciones meteorológicas automáticas marinas para condiciones de huracán entre 1956 y 1958, aunque el alcance de transmisión de radio y la duración de la batería eran limitados. [5] Entre 1951 y 1970, se construyeron y desplegaron un total de 21 boyas NOMAD en el mar. [6] Desde la década de 1970, el uso de boyas meteorológicas ha reemplazado el papel de los barcos meteorológicos, ya que son más baratos de operar y mantener. [7] El primer uso informado de boyas a la deriva fue para estudiar el comportamiento de las corrientes oceánicas en el Mar de los Sargazos en 1972 y 1973. [8] Las boyas a la deriva se han utilizado cada vez más desde 1979 y, en 2005, 1250 boyas a la deriva recorrían los océanos de la Tierra. [9]
Entre 1985 y 1994, se desplegaron una amplia gama de boyas ancladas y a la deriva en el océano Pacífico ecuatorial para monitorear y ayudar a predecir el fenómeno de El Niño . [10] El huracán Katrina volcó una boya de 10 m (33 pies) por primera vez en la historia del Centro Nacional de Boyas de Datos (NDBC) el 28 de agosto de 2005. [11] El 13 de junio de 2006, la boya a la deriva 26028 finalizó su recopilación de datos a largo plazo de la temperatura de la superficie del mar después de transmitir durante 10 años, 4 meses y 16 días, que es el tiempo de recopilación de datos más largo conocido para cualquier boya a la deriva. [12] La primera boya meteorológica en el océano Austral fue desplegada por el Sistema Integrado de Observación Marina (IMOS) el 17 de marzo de 2010. [13]
Las boyas meteorológicas, al igual que otros tipos de estaciones meteorológicas, miden parámetros como la temperatura del aire sobre la superficie del océano, la velocidad del viento (constante y racheado), la presión barométrica y la dirección del viento. Dado que se encuentran en océanos y lagos, también miden la temperatura del agua , la altura de las olas y el período dominante de las olas . [14] Los datos brutos se procesan y se pueden registrar a bordo de la boya y luego transmitirse por radio, celular o comunicaciones satelitales a centros meteorológicos para su uso en pronósticos meteorológicos y estudios climáticos. Se utilizan tanto boyas amarradas como boyas a la deriva (a la deriva en las corrientes oceánicas abiertas). Las boyas fijas miden la temperatura del agua a una profundidad de 3 metros (9,8 pies). [15] Existen muchas boyas a la deriva diferentes en todo el mundo que varían en diseño y la ubicación de sensores de temperatura confiables varía. Estas mediciones se transmiten a satélites para una distribución de datos automatizada e inmediata. [15] Además de su uso como fuente de datos meteorológicos, sus datos se utilizan en programas de investigación, respuesta de emergencia a derrames químicos, procedimientos legales y diseño de ingeniería. [14] Las boyas meteorológicas amarradas también pueden actuar como ayuda a la navegación, como otros tipos de boyas.
Las boyas meteorológicas tienen un diámetro que va de 1,5 a 12 metros (5 a 40 pies). Las que se colocan en aguas poco profundas son más pequeñas y se amarran utilizando únicamente cadenas, mientras que las que se colocan en aguas más profundas utilizan una combinación de cadenas, nailon y polipropileno flotante. [14] Dado que no tienen importancia directa para la navegación, las boyas meteorológicas amarradas se clasifican como marcas especiales según el esquema de la IALA , son de color amarillo y muestran una luz intermitente amarilla por la noche.
Las boyas Discus son redondas y están amarradas en lugares oceánicos profundos, con un diámetro de 10 a 12 metros (33 a 39 pies). [16] [17] La boya de aluminio de 3 metros (10 pies) es una plataforma meteorológica oceánica muy resistente que tiene capacidad de supervivencia a largo plazo. La vida útil esperada de la plataforma de 3 metros (10 pies) es de más de 20 años y, con un mantenimiento adecuado, estas boyas no se han retirado debido a la corrosión. La NOMAD es una boya de monitoreo ambiental de aluminio amarrada única diseñada para despliegues en condiciones extremas cerca de la costa y en los Grandes Lagos . [16] Las NOMAD amarradas frente a la costa atlántica canadiense comúnmente experimentan tormentas invernales con alturas máximas de olas que se acercan a los 20 metros (66 pies) en el Golfo de Maine.
Las boyas a la deriva son más pequeñas que sus contrapartes amarradas, midiendo entre 30 y 40 centímetros (12 y 16 pulgadas) de diámetro. Están hechas de plástico o fibra de vidrio y tienden a ser bicolores, con blanco en una mitad y otro color en la otra mitad del flotador, o completamente negras o azules. Miden un subconjunto más pequeño de variables meteorológicas en comparación con su contraparte amarrada, con un barómetro que mide la presión en un tubo en su parte superior. Tienen un termistor (termómetro metálico) en su base y un ancla submarina , o ancla de mar, ubicada a 15 metros (49 pies) debajo de la superficie del océano conectada a la boya por una correa larga y delgada. [18]
El Centro Nacional de Datos de Boyas mantiene una gran red de boyas costeras cerca de los Estados Unidos [19] , y la Guardia Costera de los Estados Unidos se encarga de su despliegue y mantenimiento. [20] En el caso de Sudáfrica , el Servicio Meteorológico Sudafricano despliega y recupera sus propias boyas, mientras que el Servicio Meteorológico de Nueva Zelanda realiza la misma tarea para su país. [21] Environment Canada opera y despliega boyas para su país. [22] La Oficina Meteorológica de Gran Bretaña despliega boyas a la deriva en los océanos Atlántico norte y sur. [23]
Los informes de viento de las boyas amarradas tienen un error menor que los de los barcos. Lo que complica la comparación de las dos mediciones es que las boyas NOMAD informan vientos a una altura de 5 metros (16 pies), mientras que los barcos informan vientos desde una altura de 20 a 40 metros (66 a 131 pies). [24] La temperatura de la superficie del mar medida en el puerto de entrada de grandes barcos tiene un sesgo cálido de alrededor de 0,6 °C (1 °F) debido al calor de la sala de máquinas. [25] Desde 2000, las temperaturas de la superficie del mar se miden cada vez más con termómetros en boyas; las temperaturas aparentemente más frías llevaron a una subestimación del calentamiento global desde 2000. [26] Las boyas fijas miden la temperatura del agua a una profundidad de 3 metros (10 pies). [15]
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